blog.fcuzhhorod.com

Kita berada di awal era yang sangat menarik dalam ilmu pengetahuan planet ekstrasurya, jadi pantau terus

Sejak penemuan planet pertama yang mengorbit bintang selain Matahari pada tahun 1995, kita menyadari bahwa planet dan sistem planet lebih beragam dari yang pernah kita bayangkan. Dunia yang sangat jauh – planet ekstrasurya – memberi kita kesempatan untuk mempelajari bagaimana planet berperilaku dalam situasi yang berbeda. Dan mempelajari atmosfer mereka adalah bagian penting dari teka-teki ini.

Itu dari NASA Teleskop Luar Angkasa James Webb (JWST) adalah teleskop terbesar di luar angkasa. Diluncurkan pada Hari Natal 2021, ini adalah alat yang sempurna untuk menjelajahi dunia ini. Sekarang saya dan rekan-rekan saya telah menggunakan teleskop untuk pertama kalinya untuk mengungkap komposisi kimia sebuah planet ekstrasurya. Dan data, membebaskan dalam pracetak membentuk (artinya belum dipublikasikan di jurnal peer-review), menunjukkan beberapa hasil yang mengejutkan.

Banyak exoplanet yang terlalu dekat dengan bintang induknya sehingga teleskop canggih ini tidak dapat membedakannya. Tapi kita bisa menggunakan triknya untuk melihat planet lewat di depan bintangnya (transit). Selama transit, planet ini menghalangi sebagian kecil cahaya bintang, dan sebagian kecil lagi dari cahaya bintang disaring melalui lapisan luar atmosfer planet.

Gas-gas di atmosfer menyerap sebagian cahaya – dan meninggalkan bekas pada cahaya bintang dalam bentuk penurunan kecerahan pada warna atau panjang gelombang tertentu. JWST sangat cocok untuk studi atmosfer planet ekstrasurya karena merupakan teleskop inframerah. Sebagian besar gas di atmosfer – seperti uap air dan karbon dioksida – menyerap inframerah dibandingkan cahaya tampak.

Melawan disinformasi. Dapatkan berita Anda di sini, langsung dari para ahli

Memperoleh buletin

Saya adalah bagian dari tim ilmuwan eksoplanet internasional yang menggunakan JWST untuk menemukan planet seukuran Jupiter WASP-39b. Namun, tidak seperti Jupiter, dunia ini hanya membutuhkan waktu beberapa hari untuk mengorbit bintangnya, dan karenanya menjadi panas – mencapai suhu lebih dari 827 °C. Hal ini memberi kita peluang sempurna untuk mengeksplorasi bagaimana atmosfer planet berperilaku dalam kondisi suhu ekstrem.

Kami menggunakan JWST untuk memulihkan spektrum terlengkap dari planet menakjubkan ini. Faktanya, pekerjaan kami merupakan inventarisasi kimia pertama di atmosfer planet ini.

Kita telah mengetahui bahwa sebagian besar atmosfer planet besar ini pasti merupakan campuran hidrogen dan helium – gas paling ringan dan paling melimpah di alam semesta. Dan teleskop Hubble sebelumnya telah mendeteksi uap air, natrium, dan kalium di sana.

Sekarang kami dapat mengkonfirmasi deteksi kami dan mengukur jumlah uap air. Data juga menunjukkan bahwa ada gas lain, termasuk karbon dioksida, karbon monoksidadan tanpa diduga, sulfat dioksida.

Dengan mengukur jumlah masing-masing gas yang ada di atmosfer, kita dapat memperkirakan jumlah relatif unsur-unsur penyusun gas – hidrogen, oksigen, karbon, dan belerang. Planet-planet terbentuk dalam piringan debu dan gas di sekitar bintang muda, dan diperkirakan jumlah unsur-unsur ini akan tersedia pada planet bayi yang berada pada jarak berbeda dari bintangnya.

WASP-39b tampaknya memiliki jumlah karbon yang relatif rendah dibandingkan oksigen, yang menunjukkan bahwa ia mungkin terbentuk pada jarak yang lebih jauh dari bintang sehingga ia dapat dengan mudah menyerap air es dari piringan (memberikan tambahan oksigen), dibandingkan dengan bintangnya. arus sangat dekat dengan orbit. Jika planet ini bermigrasi, hal ini dapat membantu kita mengembangkan teori tentang pembentukan planet, dan akan mendukung gagasan bahwa planet-planet raksasa di Tata Surya kita juga bergerak dan berguncang sejak awal.

Kunci belerang

Jumlah sulfur yang kami deteksi relatif terhadap oksigen cukup tinggi untuk WASP-39b. Kita memperkirakan belerang di sistem planet muda lebih terkonsentrasi di pecahan batu dan puing-puing dibandingkan dalam bentuk gas di atmosfer. Oleh karena itu, hal ini menunjukkan bahwa WASP-39b mungkin telah mengalami tabrakan yang tidak biasa dengan bongkahan batuan yang mengandung belerang. Sebagian dari belerang itu akan dilepaskan sebagai gas.

Di atmosfer planet, berbagai bahan kimia bereaksi dengan kecepatan berbeda tergantung pada seberapa panas suhunya. Biasanya gas tersebut berada dalam keadaan setimbang, dengan jumlah total masing-masing gas tetap stabil seiring reaksi yang menyeimbangkan satu sama lain. Kami berhasil memprediksi gas apa yang akan kami lihat di atmosfer WASP-39b untuk berbagai titik awal. Namun tidak satu pun dari mereka yang menghasilkan sulfur dioksida, karena diperkirakan sulfur akan terkurung dalam gas lain, hidrogen sulfida.

Bagian yang hilang dari teka-teki kimia adalah sebuah proses yang disebut fotokimia. Hal ini terjadi ketika laju reaksi kimia tertentu didorong oleh energi dari foton – paket cahaya – yang berasal dari bintang, bukan oleh suhu atmosfer. Karena WASP-39b sangat panas, dan reaksi umumnya berlangsung lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi, kami tidak menyangka bahwa fotokimia menjadi begitu penting.

Data menunjukkan bahwa uap air di atmosfer terpecah menjadi oksigen dan hidrogen oleh cahaya. Produk-produk ini kemudian akan bereaksi dengan gas hidrogen sulfida, yang pada akhirnya menghilangkan hidrogen dan menggantikannya dengan oksigen untuk membentuk sulfur dioksida.

Apa selanjutnya untuk JWST?

Fotokimia bahkan lebih penting lagi di planet yang lebih dingin dan mungkin dapat dihuni – lapisan ozon di planet kita terbentuk melalui proses fotokimia. JWST akan menjelajahi dunia berbatu di Sistem Trappist-1 selama tahun pertama beroperasi. Beberapa dari pengukuran ini telah dilakukan – dan semua planet ini memiliki suhu yang lebih mirip dengan suhu bumi.

Beberapa bahkan mungkin memiliki suhu yang tepat untuk menampung air cair di permukaan, dan mungkin kehidupan. Memiliki pemahaman yang baik tentang bagaimana fotokimia mempengaruhi komposisi atmosfer akan sangat penting untuk menafsirkan pengamatan Teleskop Webb pada sistem Trappist-1. Hal ini sangat penting karena ketidakseimbangan kimiawi di atmosfer mungkin mengindikasikan adanya kehidupan, jadi kita perlu mewaspadai kemungkinan penjelasan lain mengenai hal ini.

Baca selengkapnya: Empat cara untuk menemukan petunjuk kehidupan alien dengan Teleskop Luar Angkasa James Webb

Inventarisasi bahan kimia WASP-39b menunjukkan kepada kita betapa kuatnya instrumen JWST. Kita berada di awal era yang sangat menarik dalam ilmu pengetahuan planet ekstrasurya, jadi pantau terus. – Rappler.com

Joanna Barstow adalah Rekan Ernest Rutherford di Universitas Terbuka.

Artikel ini diterbitkan ulang dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca artikel asli.